معهد موسكو للفيزياء التقنية يحقق أكبر إنجاز لعام 2023 في مجال فيزياء الكم

كان تطوير واختبار تشغيل العديد من أجهزة الكمبيوتر الكمومية القادرة على تصحيح الأخطاء العشوائية إنجازا علميا هاما لعام 2023 .

أفادت بذلك الخدمة الصحفية لمعهد موسكو للفيزياء التقنية.

وقال غليب فيدوروف، أحد كبار الباحثين في معهد موسكو للفيزياء التقنية:"أجريت عام 2023 أول تجربة في العالم تلقي الضوء على التوسع الناجح لأنظمة الكيوبت مع تصحيح الأخطاء الكمومية. يعد ذلك إنجازا هاما للغاية في مجالنا، نظرا لأن تشغيل أجهزة الكمبيوتر الكمومية المتعددة المهام بدون استخدام نظام تصحيح الأخطاء هو أمر مستحيل بسبب الحساسية العالية جدا للأنظمة الكمومية أمام الضوضاء".

وأشار الباحث إلى أنه من المهم بشكل خاص أن الفيزيائيين تمكنوا لأول مرة عام 2023 وعلى عدة منصات في وقت واحد من التأكيد التجريبي على أن زيادة عدد الكيوبتات المادية المضمنة في البتات الكمومية المنطقية (وحدات الحوسبة الأولية) تعمل في الواقع على تحسين جودة التشغيل واستقرار خلايا الذاكرة هذه ووحدات الحوسبة الأولية في الكمبيوتر الكمي.

ومن الإنجازات الفيزيائية "الكمومية" الهامة الأخرى لهذا العام، حسب أليكسي كافوكين، مدير مركز "أبريكوسوف" الدولي للفيزياء النظرية في موسكو هو تطوير الفيزيائيين النمساويين لأول مكرر إشارة كمومية في العالم يقوم على أيونات الكالسيوم. ووفقا له، فإن هذا التطوير جعل العالم أقرب إلى حد بعيد من إنشاء شبكة عالمية من الاتصالات الكمومية ومن تطوير أنظمة الحوسبة الكمومية الموزعة، التي تقع مكوناتها على مسافات بعيدة جدا من بعضها البعض.

حول تصحيح الخطأ الكمي

ويفترض العديد من علماء الفيزياء الآن أن التطوير الإضافي لأجهزة الكمبيوتر الكمومية سيتطلب إنشاء أنظمة قادرة على اكتشاف الأخطاء العشوائية وتصحيحها تلقائيا في عملها. وتنشأ مثل هذه الأخطاء في عمل الكيوبتات وخلايا الذاكرة الكمومية ووحدات الحوسبة البدائية، نتيجة تفاعلها مع الأشياء الموجودة في العالم المحيط.

واكتشف العلماء أن هذه الأخطاء العشوائية في أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن معالجتها في حال استخدام ما يسمى بالكيوبتات المنطقية، وهي خلايا ذاكرة كمومية افتراضية تتكون من عدة كيوبتات مادية متصلة ببعضها البعض، وقد تم تصميمها بحيث يتم تصحيح الأخطاء في عملها تلقائيا، مما يجعل من الممكن بمساعدتها إجراء حسابات معقدة تستغرق وقتا طويلا.

وفي عام 2023 طورت عدة فرق علمية معالجات كمومية تعتمد على عدد كبير من الكيوبتات المنطقية. وأظهرت التجارب التي أجريت على أجهزة الكمبيوتر هذه لأول مرة من الناحية العملية أن استخدام الكيوبتات المنطقية يجعل من الممكن بالفعل التقليل من تكرار الأخطاء عند تشغيل الكمبيوتر لمدة طويلة.

وأحد أكبر المشاريع من هذا النوع هو حاسوب كمي يقوم على 48 كيوبتا منطقيا، تم تطويره في الولايات المتحدة الأمريكية من قبل فريق من العلماء برئاسة العالم الروسي ميخائيل لوكين، الأستاذ في جامعة "هارفارد".